DE1767361C3 - Verfahren zur Flotation von Ionenaustauschern - Google Patents

Description

Bhappu hat (Seite 32, Abs. 2) in »Phase IV« Versuche auf »haibtechnischer Basis« angestrebt. Es werden aber keine Lösungskonzentrationen genannt. Es heißt nur, daß der Trübe eine »vorausberechnete Menge passenden Harzes für den Ionen-Austausch« zugeführt wurde. Dann wurden die »beladenen Austauscher-Partikeln mit passenden Sammlern konditioniert und danach unter Zusatz von einem Schäumer flotiert«. Es ist anzunehmen, daß Bhappu die »vorausberechnete Menge« passenden Harzes so gewählt hat, daß die gesuchten Ionen aus der Trübe wiederum weitgehend vcn den Harzpartikeln aufgenommen worden waren, denn sonst wäre eine Konditionierung mit den Sammlern nicht erfolgreich gewesen. Außerdem lcann abgeschätzt werden, daß Bhappu überhaupt $chon in einer »sehr verdünnten« Lösung seine Aus-(auscherparfikeln beladen hat. Das folgt aus der Angabe, daß bei 580 g Gangart nur 20 g Harz der Trübe zugegeben werden brauchte, um dieser die Ionen zu entziehen. 1 g Austauscherpartikeln hat nun aber eine maximale Beladungskapazität von ungefähr 0,1g Ionen. 20 g Harz können demnach ungefüh" 2.0 a Ionen adsorbieren. Nimmt man weiterhin an, die Trübedichte sei sehr hoch, z. B. rd. 30 ^ϋΌ. dann müßten bei 600 g Feststoff etwa 21 Trübe vorgelegen haben. Mithin bei 2g Ionen auf 21 eine Konzentration der Größenordnung von 1 g/l. War die Trübedichte, wie bei Mineralflotation üblich, kleiner, dann lägen noch weniger Harzpartikeln pro I Trübe vor, also hütte die daraus zu berechnende lonen-Kouzen-(ration noch weit unter 1 g/1 gelegen. Nach der Adsorption muß die Ionen-Konzentration noch viel geringer gewesen sein, aber dann erfolgte erst die Konditionierung und Flotation. Die Austausche; [!-'riikein wurden nach der Flotation entladen und regenf/ier;; 3:. dann 711m /weiten »batch« frischen ausgelaugten Frres gegeben und die Arbeitsweise jeweils naih Entladung und Regeneration der Austauscherpartikeln Smal wiederholt. Die Ergebnisse waren >mehr oder weniger qualitativ als quantitativ« und »wurden keine ίο Versuche unternommen, optimale Endrückstände, Konzentrate und Ausbeuten zu erhalten«.

Nach der Arbeitsweise von Bhappu sind entweder hohe Beladung der Auslauscherpartikeln mit den gesuchten Ionen, d. h. ein hohes Konzentrat oder eine gute Ausbeute, d. h. geringe Gehalte an den gesuchten Ionen in der Pulpe nach dem Beladungsvor- ;ang /u erhalten. Es war also mit dem Wissen von happu bestenfalls folgendes durchzuführen:

50

a) Wenn in eine Lösung gesuchter Ionen lorienaustauscherpartikcln hineingeworfen werden, beladen sich die Austauscherpartikeln immer mehr, je stärker die Ioncnkon/entration in der Lösung ist. Diese Beladung isl demnach ein (ileiehgewichtsvorgang, der bestimmt wird durch die Π1¹Iu." der K''iu,'t'nti;i!ii>n in (K¹! 1 "\inv ν,·,:-.': ■He Aiil'iiahmekap;ivit;it de- Ansiaii-.c'v :\ \ν,··'.ι ilit-' Kapa/iiii! '".cuiit/i. al'·') ein Ιι··'!ν. ■ 'MMi/-,;! !■a! '.piilei erhalt''ii weiden ·.·.'U. mint ιί·· '■·· πί'ΙιίΙκ'Π'Ί ί 'be [SCtHl i! Ill ill ' ! · » -1111 γ ■ -.ein. -J. ■!:.; hei- .imΊ111!."Il In¹IäilI sieh i-lü lupf lai-VM¹-. h :i|.i> .·■ li'.iu lü'r'.'iicnd crsi mil ! ίμιπϊηι] \^piin ;!f ^: ίι^ιι SuMi 1'I¹IiL':.'!¹ Mol I. i'iiier ilieuT, Hi'i.liiiLiiiüiien > a. a!»·! eine ! luiaUon n^;elii mopiich, weil die Κ·>η (!ilHi'ucraiii' mil Sammle! vef-ai'.!. I·-. 'Ήϋΐΐι' da· liei. vie on Hliappü 1 oT.-,e!il^:i!ii. /iinael)··¹ !ie I ii'.iiii··. mit (If, I-.inenaii¹;!;:¹.¹· !ic: beia-.fcn -\r]

den sollen, von den Austauschern getrennt werden; dies bedeutet einen Verlust der restlichen Lösung. Die abdekantierten oder abgefilterten Austauscherpartikeln können nun, wie Bhappu in seinen »Schritten« vorschlägt, in Leitungswasser oder in sehr verdünnten Lösungen flotieren, worin erst eine Sammler-Anlagerung gelingt. Die lonenkonzer.trationen in der Flotationszelle an den gesuchten Ionen wurde nur in Leitungswasser dadurch bestimmt, daß einzelne Ionen von den Austauscherpartikeln rückwärts in die Lösung traten (s. Bhappu, S. 34, Abs. 3).

Aus solcher verdünnten Lösung könnten zwar die Ionenaustauscher flotieren und beispielsweise von Gangartteilchen getrennt werden, wenn zuvor ein Abtrennen von der lonenlösung erfolgte, was aber diskontinuierliche Verfahrensschritte und Verluste an Restlösung bedeutet.

b) In die Pulpe der gesuohten Ionen werden so viel Austauscherpartikeln gegeben, daß diese Ionen von den Austauscherpartikeln aufgenommen werden, wodurch eine hohe Ausbeute an den gesuchten Ionen erzielt wird, um aus der verbleibenden, ionenarmen Restkonzentration der Pulpe direkt zu flotieren.

Dazu sind aber sehr große lonenaustauschermeugen notwendig, denn gegen Ende des Austauschvor;;anges wird die Aufnahmekapazität aus der sie!' ständig bei der Adsorption verdünnenden Losung immer geringer. Man muß also mit viel Austauschersubstan/, wenige Ionen einfanden, um eine spürbar·.: Ausbeute zu erzielen, so daß für hohe Ionenkonzentrationen der von B Ii a ρ ρ u zitierte Harz-Liinsatz von 20 g auf (siehe oben) mehr als 21 Trübe in Frage gestellt wird, und es werden diese zahlreichen lonenaustauschcrpartikeln durch die immer schwächer weidende Lösung nur teilweise oder mangelhaft beladen, so daß nur ein niedriges Konzentrat erhalten wird.

Die beim Regenerieren der dotierten Harzpartikeln erhaltene Eluierlösung ist dann sehr niedrig und beiiarf wciiercr Verfahrensschritlc zur Konzentrierung, womit die eigentliche Absicht des Verfahrens in Frage gestellt wird, weil im Eluat wenige gesuchte Ionen dann neben verhältnismäßig viel Vcrdrängcr-Ioncn vorliegen.

Fs wurde nun ein Verfahren gefunden, welches wesentlich übet diesen Stand der Technik hinausgeht und sich wie folgt von Bhappu unterscheidet:

Das Verfahren wird bei mittleren und höheren Innenkon/entn'.tionen durchgeführt, vor oder wählend des beginnenden Beladungsvorganges mit den /11 .■■".> in: ciiiicM hiiK'u ar ■'X'iMauscherhar/.paitikeln v···::·

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Irische Flotation übergehen, es erfolgt eine Elution der gesuchten Ionen und eine Reinigung der Auslauscherpartikeln zur erneuten Verwendung im Kreislauf. ·

Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennleichnet, daß Ionen selektiv an Austauschersubstanz, vorzugsweise im Gegenstrom, aus Lösung mittlerer ©der hoher Ionenkonzentration adsorbiert werden, nachdem die Austauschersubstanz erst in Lösung geringer Ionenkonzentration mit Hydrophobierungsmitteln behandelt oder solche Austauschersubstanz tür Adsorption verwendet wird, die bereits bei der Vernetzung der Kunststoffgerüste äußerlich einen hydrophoben Charakter erhalten haben und danach die Flotation ohne bzw. mit vorwiegend vermindertem Zusatz bekannter Flotationsmittel, wie Sammler, Schäumer oder Sammlerschäumer durch Einblasen oder Einsaugen von Luftblaschen unter Gewinnung eines selektiven Schaumkonzentrates, bestehend aus ionenbeladener Austauschersubstanz, erfolgt.

Weiter ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorausgegangenen flotativen Behandlung der Austauschersubstanz mit Hydrophobierungsmitteln in Lösung mittlerer Ionenkonzentration die Adsorption aus Lösungen hoher Konzentration erfolgt und die ionenbeladene Austauschersubstanz durch die spezifisch schwerere Flotationslösung hoher Ioncnkonzentration unselektiv gravimetrisch ausgetragen wird, und dadurch, daß das ionenhaltige Schaumkonzentrat einer Eluierung, vorzugsweise in Austauschersäulen oder in einer Eluierungsflotation durch Verdrängerlösung im Gegenstrom, unter Gewinnung eines ionenreichen Eluates und einer regenerierten Austauschersubstanz mit teilweise noch anhaftendem Hydrophobierungsmittel unterworfen wird.

Ferner ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Adsorption verschiedenartiger Ionen an Austauschersubstanz mehrere Austauschertorten verwendet werden und die Flotation nacheinander durchgeführt wird, daß als Flotationsmittel entgegengesetzt zu den polaren Gruppen der Austauschersi:bstanz geladene polar-apolare ionogene Stoffe, wie die kationenaktiven N-Verbindungen, bei-Ipielsweisc primäre, sekundäre, tertiäre Alkylamine ©der quaternäre Alkylammonium-, Alkylpyridinium- bzw. Alkylalkylenoxydammonium-Vcrbindungen, bzw. die anionenaktiven Verbindungen, z. B. Alkyl-Carboxylatc, -sulfate, -sulfonate, -sulfhydrylc oder -phosphate, verwendet werden, und daß nach Adtorption von stark positiven Kationen, insbesondere Schwermetallionen, an anionisch^ Austauschersiib-Itanzcn die damit aktivierten Austauschersubstanten durch anionische Flotationsmittel, insbesondere Fettsäuren, dotiert werden.

Außerdem ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß als Hydrophobierungsmittel bekannte Seliäufier, wie Alkohole der Tcrpciircihe, Pinc-Olc, Stcinlohlentccrölc, Kreosot und andere als Schaumstahi-Isntoren bekannte Mittel, wie auch Stärke- und t'ellulosederivatc verwendet werden, daß bei eier loncn-•dsorption und/oder flotation der Austauschersub-■tanz der pH-Weit durch Zugabe von Säuren, Basen, fufTersubstaii/en geändert wird und daß die knien ■(!sorption bei sauren oder alkalischen pH-Werten ■nd die Austausclierflotation nach AbpufTerung cr-HgI.

Nach dem Vcifahren tier Ftfiiidimn wcitk-n für die Konzentrationsbereiche folgende Merkmale als Regel zum technischen Handeln gegeben: Geringe Konzentrationen sind solche, in denen ohne weiteres die Flotation der beladenen Austauscher durchgeführt werden kann. Hohe Konzentrationen sind solche, in denen die Austauscherpartikeln infolge ihres leichteren spezifischen Gewichtes als das der Lösung unselektiv flotieren. Dazwischen liegen die mittleren Konzentrationen, in denen nur solche Austauscher flotieren, die vorher in Lösungen geringer Konzentration mit Hydrophobierungsmitteln behandelt werden oder bereits bei der Vernetzung der Kunststoffgerüste äußerlich einen hydrophoben Charakter erhielten.

Es werden ferner für das Verfahren der Erfindung Regeln zum technischen Handeln dadurch gegeben, daß Ionen mit Ionenaustauscherharzpartikeln, wie Anionen mit Anionenaustauschern, d. h. mit positiv geladenen Harzpartikeln, welche Anionen adsorbie-

ao ren, aus der Lösung gesammelt werden. Außerdem werden Kationen mit Kationenaustauschern gesammelt, die ihrerseits negative und damit kationenadsorbierende Gruppen tragen. Die mit den Ionenaustauscherharzpartikeln zu sammelnden Stoffe sind »ge-

löste Ionen oder polarisierte Molekel« und werden beispielsweise durch die Beschreibung erläutert.

Das Verfahren der Erfindung gestattet eine volle Beladung der Austauscher und damit eine volle Ausnutzung der Kapazität und höchste Konzentrate,

bzw. nach dem Prozeß hohe Eluate bei gleichzeitiger hoher Ausbeute zu erreichen.

Das beanspruchte Verfahren erreicht also ein Optimum an Wirtschaftlichkeit und gestattet, daß die Adsorption von Sammlern und der zu eluierenden Ionen

gleichzeitig an den Harzpartikeln erfolgt. Diese Möglichkeit besteht bisher nicht, und ebenfalls nicht, daß die an sich hydrophobierten Ionenaustauscher bereits vor der Adsorption der gesuchten Ionen — im Extremfalle schon vor dem Einsatz bzw. bei der Herstellung — hydrophobiert werden. Bei genügend starker Ionenkonzentration — und damit hohem spezifischem Gewicht der Lösung — und bei genügend leichten Ionenaustauscherpartikeln kann die eigentliche Schaumflotation selbsttätig in eine Schwcre-Trennverfahren übergehen.

Der Übergang von der echten Schaumflotation zum Aufschwimmen, dadurch, daß die Austauscherpartikeln in ihrer Wichte gleich dem zunehmenden spezifischen Gewicht der Lösung werden, ist vor allem, wenn Austauscherharze mit sehr geringem spezifischem Gewicht verwendet werden, nicht zu umgehen und daher zwangsläufig. Diese Möglichkeit stellt also kein besonderes Trennverfahren dar.

Das Verfahren der Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert'

Die Schaumflotation der Ionenaustauscherpartikcln durch Zusatz von bekannten Flotationsrcagen/icH. wie Sammlern. Sammlerschäuniern oder Schäumen! versagt, wenn in Lösungen höherer lonenkonzentiation gearbeitet wird. Die Aiistaiischcipailikeln lassen sich mit Hilfe ties Hytlrophobiciimgsmittcls i-ist m I ösungen geringer Kon/.ciiti ation fintieren.

Unabhängig vom llydrophobierungsmittel schwuu men Austauschcrpartikclchcn aber auch dann, wenn

λ5 die Lösungen so hoch konzentriert sind, daß deren spezifisches Gewicht genügend groß ist. um die seht leichten Austauscherkörnchen gravimetrisch, >!κτ unselektiv, em noi/ut tauen.

Diese Verhältnisse zeigt das folgende Beispiel I: Zuvor vollständig mit Cu' '-Ionen beladcnc Kationcnaustauschcrpaitikcln auf Kunstharzbasis wurden unter Zusatz von 1500 g/l Hexadecylamin-Acetat der Flotation in Lösungen verschieden starken CuSO₄-C)Chaltes unterworfen.

CuSO₄
g/l

0.3

1,0

100

Schaum	voll	voll
flotation	stän	stän
	dig	dig

kaum keine

225

un selektiv

Es lassen sich diejenigen Austauschcrpartikcln, welche in Heispiel 1 in Lösungen niederer Konzentration geschwommen waren, also die Feststoffe der in Lösungen niederer Konzentration erhaltenen Schaumkonzentrate, anschließend auch in den Lösungen mittlerer bis höherer Konzentration dotieren, in denen dies zuvor nicht möglich war, wie das folgende Beispiel 2 zeigt:

Cu' ^f-bcladener Kationenaustauschcr (Handelsmarke »Dowex 50«) wurde mittels Aminzusätzen der Flotation unterworfen.

a) In einer Lösung von 2 g/l CuSC)₄ wurde nach Zusatz von 5000 g/t Hexadccylamin-Acclat keine Flotation erreicht; die als Rückstandsgut anfallenden Austauscherpartikeln wurden anschließend in eine Lösung von 0,3 g/I CuSO₄ gegeben, in welcher sie bei Belüftung aufschwammen.

b) In einer Lösung von 0,3 g/1 CuSO₄ mittels 5000g! Hexadecylamin-Acetat schaumflotiertc Austauschcrpartikelchcn wurden nachfolgend in eine Lösung von 2 g/l CuSO₄ gebracht, in welcher diese bei Belüftung ebenfalls wieder vollständig aufschwammen.

c) In einer Lösung von 150 g/l CuSO₄ wurde durch Zugabe von 1500 at Taigaminacetat eine Flotation nicht erreicht. Die Austausc'herpartikelchen verblichen als Rückstandsgut in der Flotationszelle. Dieses Rückstandsgut schwamm jedoch anschließend, wenn Wasser als Traglauec verwendet woirde, mit Hilfe von 1500g i Talgaminncctat vollständig auf.

d) Fs wurde in Wasser unter Einsatz von 1500g't Taigaminacetat eine vollständige Flotation erhalten, der so gewonnene Austauschcrflotationsschaum in eine Lösung von 150 g/l CuSO₄ gebracht, es trat überraschend ohne weiteren Reagenzzusatz ebenfalls nahezu vollständige Flotation ein.

Die Konzentrationsgrenzen der Lösungen lassen sich für die Flotierbarkeit nicht in g/l festlegen, da diese offenbar von der chemischen Konstitution des Austauschers, seinem Beladungsgrad mit Ionen, der Art der Ionen, deren Konzentration in der Lösung und von dem pH-Wert abhängig sind.

Zur Abtrennung von gelösten Substanzen, insbesondere gelöster Ionen, mit bestimmten Ionenaustauscherpartikeln nach dem Verfahren der Erfindung ist es vorteilhaft, die zum Aufschwimmen gelangenden Ionenaustauscherpartikeln, insbesondere die Schäume hydrophober Ionenaustauscher, im Gegenstrom zum Flüssigkeitsstrom zu leiten, der mit Hilfe der AustauscherDartikeln zu behandeln ist.

Zur technischen Durchführung einer »lonenflotation« aus einer Mineraldispersion können die beladencn loncnaustauscherharzpartikeln durch Einsaugen oder Einblasen von Luft auch in dem Bereich höherer Lösungskonzentration durch Schaumflotation ausgeschwommen werden, bei dem noch kein selbständiges Emporsteigen auf Grund eines gegenüber der Traglauge leichten spezifischen Gewichtes erfolgt. In eine aus aneinandergereihten Flotationszellen

ίο bekannter Bauart bestehende Zellbatterie wird beispielsweise die Dispersion des aufgeschlossenen Minerals, bestehend aus der Traglauge und den in ihr gelösten Metallionen¹⁴, sowie dem unaufgeschlossenen Rohmineral, also der verbleibenden Gangart, eingeführt. Auf einer Flotationszelle werden in der Mitte oder gegen Ende der Reihe die selektiven Ionenaustauschcrpartikeln, vorzugsweise: zur Adsorption der positiven Metallionen, Austauscherkörnchen gegenioniger, also negativer Ladung (A"), aufgegeben. Es beginnt nunmehr die Adsorption von Me⁺⁺ an A~; gleichzeitig oder auf einer der folgenden Zellen wird ein auf die lonenaustauscherpartikeln selektiv ansprechender Sammler, beispielsweise (S ⁺ ), und Schäumer zugefügt, sofern die lonenaustauscherpartikeln nicht vom ersten Umlauf her, oder durch ihre Herstellung, genügend hydrophob sind. Durch die in die Flotationszellcn eingesaugte oder eingedrückte Luft findet nun ein Anheften der lonenaustauscherpartikeln an den Luftblasen statt, und es wird auf der Oberfläche der Zellfüllung ein Me⁺⁺-ionenhaltiger Schaum von Austauscherpartikeln gebildet. In nacheinandergeschalteten Zellen wird ein möglichst vollständiges Aufschwimmen der Austauscherpartikcln und eine weitgehende Adsorption der gesuchten Me⁺+-Ionen durch einen Überschuß an Austauscherpartikeln erreicht. Das dabei jeweils in einer Zelle aufschwimmende und überlaufende Austauscherschwimmgut wird nunmehr in Richtung zur Aufgabe hin der nächsten oder den nächstfolgenden Flotationszellen wieder zugeführt und dabei wieder mit der die Zellenbatterie durchströmenden Dispersion vermischt. Hierbei adsorbieren die Austauscherpartikeln weitere Me⁺⁴-lonen und schwimmen erneut auf. Die Zahl der Zellen, die diese wiederholbaren Schritte bestimmen wird vorzugsweise so gewählt, daß eine annähernde oder vollständige Absättigung der Austauschersubstanz mit zu adsorbierenden Ionen erreicht wird. Aul diese Weise gelingt es, für die Eluierung die geringstmögliche Menge an Austauschersubstanz einzuset zen Das Verfahren der Erfindung ist jedoch auf diese Anordnung nicht beschränkt.

Da es bei der Behandlung von Dispersionen mög lieh ist, daß unerwünschte Feststoffe, z. B. Gangart teilchen, mit im Schaum eingeschlossen oder, wer diese besonders leicht sind, mit im Schwimmgut emporgetragen werden, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in einer oder mehreren nachfolgenden Zeller die mit gesuchten Ionen beladenen Austauscher schäume einer oder mehreren Nachflotationen in vor sonstigen Feststoffen freier Traglauge oder in Wassei zu unterwerfen. Man erhält dadurch ein hochbelade nes und von Verunreinigungen befreites (A~)-Me^{+ +} Austauscherkonzentrat, das in bekannter Weise wei terverarbeitet werden kann.

Die mit gesuchten Ionen beladenen Austauscher partikeln werden einer Eluierung, beispielsweise ir bekannten Austauschsäulen, durch Verdrängerlösun gen unterworfen, wobei man ein Me⁺⁺-reiches Elua

erhall, und der regenerierte Austauscher (.Λ ) und teilweise /usaninicii mi! Resten ties Hydrophohierungsniitlcls S ' ;.:ls Λ S ' wieder zur I-'lolation zurückgeführt.

Solern clic I-luieriing der llolieilen Aiislauschci ■ p.'irlikelii, d.h. die hnlladimg ilei AuMauschcTpaili kein Viiii dt:)t gesuchten Ionen titiivh Adsorptionsaus ■ tausch mittels verdrängender anderer Ionen nicht l'iii die Islti ü

die

gder anderer Ion

ie Isolation ungünstige Bedingungen. echsel vlt k d

.H.

gnstige Bedingungen, z.

Wechsel, verlangt, kann die Hiiicriiüg aui Ii in einem Prozel.i durchgeführt weiden, der dem kombimeiien Adsorplious- und l-'lotalionsverlahicn zur Ahnen nun): der zu gewinnenden Ionen im <' ieneiislrom nil spricht. In einer /weilen RührweikshalU ne wird dann an Stelle der Aiislauschcrsäule eine Vcnliangeilosum' dem Adsorptionskonzentrat der eisien I loialion ent gcgcngeleilct. In mehreren ( !< ■! ;i! r m -si 11! c η wild duK'h loncniimladunu der Anstaust ncr \on ilen u\ spiiüü'hch zu i.'c winiicndcn loiii-u. v. ie Iv/ispielsv. ci'-c Me' '-Ionen, hefreil. die mil der I auue loii."; werden, und das rcL'enetieile Ausinu -ι. In n:ul w Seh.iiimkoii.'eiilrat in den Kieispio/cl.'> :m;'iickh'c IJer Rückstand und die weilgehend w ,;. -,M Me '-Ionen eluierte l'rai'lain.'.e \\cidi-n uhr I rcnnoiyan. beispielsweise einen l-.mdnkc!. /c wobei die ! r.ii:lau!:e zin Nachllulaiion und odc

Aufgabe bzw. /um Mineiaiaiifvi-i»Ιυ("■ abuesiolicn oder andeien I'io/es»·.·,·!) zi tlen kann. Vom 1 ösuiU'.sslro.'ii nuleeMs scherpailikelchen. die eisi aiii dem Rü tatoi auKchw inimen. werden .-"weckmai. lausehkreislaui' ziigeliihr!

In den niei'-i'.'n fallen sind jK pol;:--a l'onsmiilel für louenaiislaiisclierhai/e i.-u 7i ι deren polaren (iruppen geiadtn..· ί riuii'snniiel auf liasi-, dei I-'eiiabkoi^miii: linn. r.eeiL'nel. d. Ii r-cg.i-.i.iv eela.icne K;,; Scllei mil 11\ drophc-bienuiL'sniille'ii we Wn Ι·.'.¹: uppen. wie beispielswei·-!.¹ priiv:'. leiliaii· -Mk¹. lamme oiler (|iK!iern.iic niu"'.·. .Alk\ Ip¹. ι idü'ium- bzw. -\'k\ i; ai'mi'MMum-\'erbin>!i:ni:en. enihallen. .ί-

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inislausehei nut positiven aktiven (iruppen durch negati\ geladene I lydrophobieniiigsmiltel, wie Alkyl-'•;ir-> o\ylaie, sulfate, -sulfonate oder-phosphate.

"» Stellen lallen sind auch Amonenaiistauscher dnicn kanonische Mittel mnl umgekehrt Kalimien-■msi.-u! ehe, durch aiiionischc Millel zur Notation zu l'Nngui Is können z. H. Anioncnaiislauscher durch AiIiMK- und audcic kanonische Mittel, wenn die an ¹^' ebenfalls positiv geladenen AnionenauMauscherfvmikeln inn siaik negativen Amonen, wie llsdroxylam,inen beladen worden s,nd, ve,wendel werden. Hs "^!" ^Λ ' · ^lli'"-'ⁿ ^'lektixe l-loialionstrennuiu' von an-"'■"■'" Amonen, wie Chloride, SuIIaIe oder Nitrate, -¹'- «eiche die belielfenden Anionenausiaiisclicr ^ll;i·'" aklivieren können, um mn kationischen ^n/ll!! -'U Honen.·,]. Diese sogenannte aktivierte "inschcrfloialion mittels kanonischer ^i ledoch slaik von der lonenkonzcn-■^j ' 'aglauge abhängig. Dies gili besonders ¹ '!KtIMCiIe Idotaiiou \on Kaiionenaus^f'"· .lenen einige, wenn sie mit spezifischen ■!■"'den sind. _M<-|, selcl.iiv mit Hilfe von ^! cMsaiiicii llolanv abiiennen lassen. Hs ■ ^.'ii'-cksilber-, lilei und /mmonvn von ■'•i'ii'iML-ii. wie Tisch-. /Mtiminium-, SiI-"■ ■ Uariuni ,,der Kaiitimionen. gut /u ^;i; ehe andeier spezifischer lonenaiistau-'''■;' ^li:l"n wicdeium auch in solche Ausbin zerlegen, die eniweili-r mit Oueck-^{1 l}'i ',der /.innionen beladen --iud ^l! "'."ülich. cmc spezielle Kaii.u'enaus- ^!;^ιΠ duichzuführen. wenn ein bc-.ünim- ^!:'-'i. Ivi-.pieKweise die ί Innde^uiarke ■ 'yi! lianumionen beladen i-,i Hei ilic-¹ I i'italioncn von Kationenau>laaseheni

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Irag-

^{i; :i}'-'r lonenkoiizeniration in der ¹ Ρ'¹'! ' /cii't.
' nausiauscher ( Handekmarke Howcxlonen beladen, wurde mil /'.'-1'Og! Notation bei U'tsehiedcnen F'b^: '-'.mtervMirfcn:

b)
PbNO,. g I

-lotationsausbeute. ™ «

ion

Hies bedeutet, daß es gemäß dem Verfahren der :rhndung auch dann geling,. Ionenaustausch^ au .»her konzentnerten Ionenlos_{Ungcn /ur} Schaumflö «mn zu brmgen. wenn zuvor bei niedrigeren Km. .ntrationen ehe Hydrophobierung bewirk, wird und ann die hvdmphobierten Austauscherpar.ikeln ij ■ epensirom /ur Ioncnlösung schrittweise floticn wer"

Fs können versch.edenanige Metallinnen dadurch keine Flotation, nur unseiektives Aufschwimmen

^g g Aus-

tauscherkonzentrat nochmals bei HO g.|

U nen JTi"? ^Werden' ^daß ^^lch spezifisch mit einer encm Fl , ^{e Kafio}"cnaustauscher selekt.v mit

dadlh TT^minei «*aumflotieren lassen, oder beisn ei ^d'^C 3^esUL-"ten Ionen m Komplexe, also

den dt"T^{ISe ln Anio}"enkomplexe. übergeführt werionenif , u^{Sehr Ieicht von} Ι»««* geladenen An- ZZ ι ^1Whf^m «feoAiert werden die ihrerseits h ^heiSpiclvwei« von solchen Kationenaustau- ^ getrennt werden, welche die anderen, nicht

Anioncnkomplexe hiUicntlcn Metallionen aus einer Mi sch lösung adsorb ie ι en.

Fs ließ sich beispielsweise Uran als Uranyl Ion mit Hilfe des Anionenaustauschcrs tier Handelsmarke ■1 cwalit-MN« flotaliv aus einer Magnesiiim-llranylacetal Ί .ösung nach /.iisal/. von .500Og 1 Na-Oleat als iiianvllialtiges Schaumkon/entral abirennen, während liie gleichfalls zugesetzten Partikeln des kationenaustiiiischers >1 ewatit-S-1 (H)-χ tlic Magnesiumionen ad-Soibienen unil Rückstand bei tier ölsiiuiellolation bil- n> delen.

IUm derailigen Flotationen kommen ilen pll-Wenen besondere Finllüsse hinsichtlich der günstigsten Ad-Boipiion iinil der besten Flotietbaikeil /u. Fs kann Vm teilhaft sein, /uniiclist im sauren Hereich eine l«>nen.iusiaiiscliersoite /11 beladen und tlann erst nach A^pulleimi!: tier I raglauge /u llotieicn, weil iiii Sauf( ι; keine llotaiion stattlintlet. l^:,s llotieit /. H. der Aniouenatistauscher tier Handelsmarke >>I)owex II" fi.it. h sanier Behandlung mit 1 'laiV'-Sal/losuni; nach

AbpulFern im (lebiet um den Neutrulwert mit öl säure, nicht aber mit Aminen, so daß also eine selek live Abtrennung von Kationenaustauschern, die mi anderen Mctullioncn der Traglaugc beladen sind durch Amine möglich ist.

In lullen, bei denen Adsorption und Flotation vorteilhaft bei unterschiedlichen pH-Werten durchgeführt weiden, ist es zweckmäßig, auf den ersten FIotations/ellen \on der Aufgabestelle her oder in einen vorgeschalteten Rührgefäß zunächst durch Rührer lediglich die Adsorption der Ionen an den Austauscherpartikeln /ti fördern, dann den pH-Wert ciiiivl" Zugabe von Säuren oder Laugen otler durch PulTersiibstan/en /u äntlern und die Flotation gegebenen-IaIIs nach /ugabe von anionischen oder kanonischen 1 luliophohiei ungsmitteln hei verminderter loncnkon/enliatioii tlurch/.uführen. wobei wiederum die Ausiauscherpnnikeln im Gegcn.strom /.um Lösungsstrom Lintl den l.ösungskon/entrationen geführt wertlen.

Claims (9)

η/ 5Ot und andere als Schaumstabilisatoren bekannt« Patentansprüche: Mittel, wie auch Stärke- und Cellulosederivat« verwendet werden.

1. Verfahren zur Flotation von Ionenaustau- 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7

$chern, dadurch gekennzeichnet, daß 5 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ionenad Ionen selektiv an Austauschersubstanz, Vorzugs- sorption und/oder -flotation der Austauschersub

weise im Gegenstrom, aus Lösung mittlerer oder stanz der pH-Wert durch Zugabe von Säuren

hoher Ionenkonzentration adsorbiert werden, Basen, Puffersubstanzen geändert wird,

nachdem die Austauschersubstanz erst in Lösung 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8

geringer Ionenkonzentration mit Hydrophobie- io dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenadsorptior rungsmitteln behandelt oder solche Austauscher- bei sauren oder alkalischen pH-Werten und die

substanz zur Adsorption verwendet wird, die be- Austauscherflotation nach Abpufferung erfolgt,

teits bei der Vernetzung der Kunststoffgerüste
iußerlich einen hydrophoben Charakter erhalten

haben und danach die Flotation ohne bzw. mit 15

vorwiegend vermindertem Zusatz bekannter Flotationsmittel, wie Sammler, Schäumer oder

Sammler-Schäumer durch Einblasen oder Ein- Es sind bereits Ionenaustauscherpartikeln durch

saugen von Luftbläschen unter Gewinnung eines Schaumflotation aus Dispersionen abgetrennt worden, selektiven Schaumkonzentrates, bestehend aus 20 Es können auch mit diesen Ionenaustauschern geionenbeladener Austauschersubstanz, erfolgt. löste polare Substanzen odei Ionen aus der flüssigen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Phase abgetrennt werden, welche an den Ionenauskennzeichnet, daß nach einer vorausgegangenen tauscherpartikeln adsorptiv gebunden sind. flotativen Behandlung der Austauschersubstanz Soweit solche Verfahren vorbekannt sind, betrefmit Hydrophobierungsmitteln in Lösung mittlerer 25 fen diese nur die loncnadsorption aus sehr verdünnten Ionenkonzentration die Adsorption aus Lösungen Lösungen, die aber dann versagt, wenn in der Lohoher Konzentration erfolgt und die ionenbela- sung Ionen vorhanden sind, welche die Sammlerdene Austauschersubstanz durch die spezifisch adsorption stören. Es schwimmt der Austauscher, schwerere Flotationslösung hoher Ionenkonzen- Handelsprodukt »Dowex 50«. vollständig mit Pbtration unselektiv gravimetrisch ausgetragen wird. 30 Ionen beladen bei O g/l PbNO., in der Lösung auf, ab

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. 5 g/l PbNO., Ionen-Konzentraiion nur noch zu 60%, dadurch gekennzeichnet, daß das ionenhaltige bei 200 g/'l PbNO., ist die Flotationsaus'oeute Null. Schaumkonzentrat einer Eluierung, vorzugsweise Es ist also bisher nicht gelungen, eine brauchbare in Austauscliersäulen oder in einer Eluierungs- »Ionen-Flotation« aus wirtschaftlich genügend viele flotation durch Verdrängerlösung in' Gegenstrom, 35 Ionen enthaltenen Lösungen durchzuführen.

unter Gewinnung eines ionenreichen Eluates und Bhappu (Qualcrly of the Colorado School of

einer regenerierten Austauschersubstair/. mit teil- Mines Golden CoI., 1961, Juli-Heft, S. 13 bis 37) weise noch anhaftendem Hydrophobicrungsmittel schreibt (Seite 20, Abs. 4): »Alle Flotationsversuche unterworfen wird. wurden in Leitungswasser durchgeführt«. Bhappu

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, 40 variiert lediglich den pH-Wert dabei auf diejenigen ■'dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Ad- Bereiche, »die bei besonderen Ionen-Austausch-Resorption verschiedenartiger Ionen an Austauscher- aktionen praktische Anwendung finden würden« substanz mehrere Austauschersorten verwendet (Seite 21). Es gehört also zum Stand der Technik, daß werden und die Flotation nacheinander durchge- eine lonen-Austauscher-Flotation in echten Ionenfiihrt wird. 45 Lösungen höherer Konzentration versagte.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, Bei diesem Stand der Technik setzt nun die Erdadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsmittel fliidung ein, da die Ionen-Austauscher-Flotation erst entgegengesetzt zu den polaren Gruppen der Aus- wirtschaftlich sinnvoll wird, wenn Ionen-Austauschertausehersubstanz geladene polar-apolare ionogene Harze erst bei niedrigen Konzentrationen der zu elu-Stoffc, wie die kationenaktiven N-Verbindungen, 50 ierenden Ionen hydrophobiert werden, um sie danach !beispielsweise primäre, sekundäre, tertiäre Alkyl- in konzentrierten Lösungen ständig weiter mit den zu ti mine oder quatcrnäre Alkylammonium-, Alkyl- eluicrcndcn Ionen zu beladen und kontinuierlich zu !pyridinium- bzw. Alkylalkylenoxvdammonium- fintieren.

Verbindungen, b/w. die anionenaktiven Verbin- Bhappu hat (Seite 21) ausdrücklich dargelegt, daß

(düngen. / B. Alkylcarboxylalc, -sulfate, -sulfo- 55 er zunächst den Austauscher mit Ionen präpariert,

diinii im nächsten Vcrfahieiisschritl solche »bekuleik'ii Ai.iMauseher ( ■-!'etmniii-i.)« beladen mit (11 Kat'oneii. Ambeili! IRA 4(1(1·· beladen mit H !(V,((X »,(.J-lonen) genommen hat und diese dann ill I .eiiiiiij'.swasser von bestimmten pi I Weilen ye-ι.".Ίη·ιί lial. Is wurde dann emc K oinliiionicr/eit Λα Sammler an!' die behhlenen λιΐ- !auseheipartikeln ■'in 3 Minuten ahiiew <i;;e". und anselilieBeiui llolierl. Mithin i\i men! liiir die i-lo'.alion in sehr veidünn i'.'ii I öM.in;" ν, ι.-ιΙΊιΙμί, sondern haben sich alle Vori.i!■>11. st st. hiiiie einzeln vivl/opei'. lime derartige Ar·· beil'-'Aei'-e ι··! mi! tle'n bean'pi η·. !ilen, konlmuiet-

liate e ι *. -sullhydryle .'eriahiei η oder den K -phosphate, verwe hen 1 hi ndet (i. len ■h i-eken: ;· 'iejiiie!. ι ar. ι .Ails •:np uh \ • talk p. ".il ach IVf P ■i!,!i\ Ansprüe mshe ,on -, S, ii, IP Il t rmelaii'.<ui:-ii eh:· tlal.i nael Austa 11.M' 'tion \< ¹ j '* ι.· cn '.lie :i,i; eat 'üeil aiionen. ■■:!an'.e her ι le re S'. : <^!ι:',.ίί ,mi: '!ie> den 'o;'.i\chen nni'el 1" iiei ·■ M t,n e I ed ;m;;v ι. Hi ie'. icnen An ■-iii>- Ί '■( ^:;iah;ei; in ;uh ■r'ilii' ί io;a!i:>ns hen ! ¹ M ■ Ir in ': .-...-1,1.'Ii .,·<.· ieii! w 'j · Ί'. ii. Ivih o] ¹I)I: ,!. \ -.■:le; l·, k.im Aü.spnse .'«,!keh , (1. il; Hi:· IU i:eil;·' Pi' ' ι ί X.·. I s ;:'·. J ;■■ 'ι'-Ί' b 11 Il !'I Γ '.Il mi' ■. v. ic lil I ! ' K.-| •ink '.!Mei..;, : C ο ■